ในวันพุธที่ 24 พฤศจิกายนที่จะถึงนี้ ตารางรอบล่าสุดของ Driving into the Future จะกล่าวถึงอนาคตของการผลิตแบตเตอรี่ของแคนาดาว่าจะเป็นอย่างไรไม่ว่าคุณจะเป็นคนมองโลกในแง่ดี - คุณเชื่อจริงๆ ว่ารถยนต์ทุกคันจะต้องใช้ไฟฟ้าภายในปี 2035 หรือคุณคิดว่าเราจะไปไม่ถึงเป้าหมายที่ทะเยอทะยานนั้น รถยนต์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เป็นส่วนสำคัญในอนาคตของเราหากแคนาดาต้องการเป็นส่วนหนึ่งของการปฏิวัติพลังงานไฟฟ้านี้ เราจำเป็นต้องหาทางที่จะก้าวขึ้นเป็นผู้นำด้านการผลิตระบบพลังงานในรถยนต์ในอนาคตหากต้องการดูว่าอนาคตจะเป็นอย่างไร เชิญชมโต๊ะกลมการผลิตแบตเตอรี่ล่าสุดในแคนาดาในวันพุธนี้ เวลา 11.00 น. ตามเวลาตะวันออก
ลืมเรื่องแบตเตอรี่โซลิดสเตตไปได้เลยเช่นเดียวกับโฆษณาทั้งหมดเกี่ยวกับซิลิกอนแอโนดแม้แต่แบตเตอรี่อลูมิเนียมอากาศที่โอ้อวดซึ่งไม่สามารถชาร์จที่บ้านได้ก็ไม่สามารถเขย่าโลกของรถยนต์ไฟฟ้าได้
โครงสร้างแบตเตอรี่คืออะไร?นี่เป็นคำถามที่ดีโชคดีสำหรับฉันที่ไม่ต้องการแสร้งทำเป็นว่าฉันอาจไม่มีความเชี่ยวชาญด้านวิศวกรรม คำตอบนั้นง่ายรถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบันใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ที่ติดตั้งในรถยนต์โอ้ เราพบวิธีใหม่ในการซ่อนคุณภาพของแบตเตอรี่ ซึ่งก็คือการสร้างแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั้งหมดเหล่านี้ไว้ที่พื้นแชสซี สร้างแพลตฟอร์ม "สเก็ตบอร์ด" ที่ตอนนี้มีความหมายเหมือนกันกับการออกแบบ EVแต่พวกเขายังคงแยกจากรถส่วนเสริมถ้าคุณต้องการ
โครงสร้างแบตเตอรี่ล้มล้างกระบวนทัศน์นี้โดยทำให้แชสซีทั้งหมดทำจากเซลล์แบตเตอรี่ในอนาคตที่ดูเหมือนฝัน ไม่เพียงแต่พื้นรับน้ำหนักเท่านั้นที่จะไม่ใช่การบรรจุแบตเตอรี่ แต่บางส่วนของตัวถัง - เสา A, หลังคา และแม้กระทั่งตามที่สถาบันวิจัยได้แสดงให้เห็น , ห้องอัดแรงดันอากาศ - ไม่เพียงติดตั้งแบตเตอรี่เท่านั้น แต่ประกอบด้วยแบตเตอรี่จริง ๆในคำพูดของ Marshall McLuhan ผู้ยิ่งใหญ่ รถยนต์คือแบตเตอรี่
แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสมัยใหม่จะดูไฮเทค แต่ก็หนักความหนาแน่นของพลังงานของลิเธียมไอออนนั้นน้อยกว่าน้ำมันเบนซินมาก ดังนั้นเพื่อให้บรรลุช่วงเดียวกันกับรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล แบตเตอรี่ใน EV สมัยใหม่จึงมีขนาดใหญ่มากใหญ่มาก.
ที่สำคัญกว่านั้นพวกมันหนักเช่นหนักใน "การโหลดที่กว้าง"สูตรพื้นฐานที่ใช้ในการคำนวณความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ในปัจจุบันคือ ลิเธียมไอออนทุกกิโลกรัมสามารถผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 250 วัตต์-ชั่วโมงหรือที่เรียกกันย่อๆ ว่า วิศวกรนิยม 250 Wh/kg.
ลองคำนวณดูสักหน่อย แบตเตอรี่ขนาด 100 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมงก็เหมือนกับแบตเตอรี่ของ Tesla ที่เสียบเข้ากับแบตเตอรี่รุ่น S ซึ่งหมายความว่าไม่ว่าคุณจะไปที่ไหน คุณจะต้องแบกแบตเตอรี่หนักประมาณ 400 กิโลกรัมไปด้วยนี่เป็นแอปพลิเคชั่นที่ดีที่สุดและมีประสิทธิภาพที่สุดสำหรับคนธรรมดาอย่างเรา การประมาณว่าแบตเตอรี่ขนาด 100 กิโลวัตต์ชั่วโมงจะหนักประมาณ 1,000 ปอนด์อาจแม่นยำกว่าเช่นครึ่งตัน.
ตอนนี้ลองนึกภาพบางอย่างเช่น Hummer SUT ใหม่ซึ่งอ้างว่ามีกำลังสูงถึง 213 กิโลวัตต์ชั่วโมงแม้ว่านายพลจะพบความก้าวหน้าในด้านประสิทธิภาพ แต่ Hummer อันดับต้น ๆ จะยังคงลากแบตเตอรี่ได้ประมาณหนึ่งตันใช่ มันจะขับได้ไกลขึ้น แต่เนื่องจากข้อได้เปรียบเพิ่มเติมทั้งหมดนี้ ระยะที่เพิ่มขึ้นจึงไม่สอดคล้องกับแบตเตอรี่ที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าแน่นอน รถบรรทุกของมันต้องมีเครื่องยนต์ที่ทรงพลังกว่า นั่นคือมีประสิทธิภาพน้อยกว่า เพื่อให้เข้าคู่กันประสิทธิภาพของทางเลือกที่เบากว่าและช่วงสั้นกว่าอย่างที่วิศวกรยานยนต์ทุกคน (ไม่ว่าจะเรื่องความเร็วหรือการประหยัดเชื้อเพลิง) จะบอกคุณว่าน้ำหนักคือศัตรู
นี่คือที่มาของแบตเตอรี่โครงสร้าง โดยการสร้างรถยนต์จากแบตเตอรี่แทนที่จะเพิ่มเข้าไปในโครงสร้างที่มีอยู่ น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นส่วนใหญ่จะหายไปในระดับหนึ่ง—นั่นคือ เมื่อสิ่งก่อสร้างทั้งหมดถูกแปลงเป็นแบตเตอรี่—การเพิ่มระยะการแล่นของรถทำให้น้ำหนักแทบไม่ลดลงเลย
อย่างที่คุณคาดไว้ เพราะฉันรู้ว่าคุณกำลังนั่งคิดว่า "เป็นไอเดียที่ดีจริงๆ!" มีอุปสรรคมากมายสำหรับวิธีแก้ปัญหาอันชาญฉลาดนี้อย่างแรกคือเชี่ยวชาญความสามารถในการสร้างแบตเตอรี่จากวัสดุที่ไม่เพียงใช้เป็นแอโนดและแคโทดสำหรับแบตเตอรี่พื้นฐานเท่านั้น แต่ยังแข็งแรงพอและเบามากด้วย!- โครงสร้างที่สามารถรองรับรถขนาด 2 ตันและผู้โดยสารได้ และหวังว่าจะปลอดภัย
ไม่น่าแปลกใจเลยที่ส่วนประกอบหลัก 2 ชิ้นของแบตเตอรี่ที่มีโครงสร้างทรงพลังที่สุดจนถึงปัจจุบันนี้ผลิตโดย Chalmers University of Technology และลงทุนโดย KTH Royal Institute of Technology ซึ่งเป็นมหาวิทยาลัยด้านวิศวกรรมที่มีชื่อเสียงที่สุด 2 แห่งของสวีเดน ได้แก่ คาร์บอนไฟเบอร์และอะลูมิเนียมโดยพื้นฐานแล้วจะใช้คาร์บอนไฟเบอร์เป็นขั้วลบขั้วบวกใช้อลูมิเนียมฟอยล์เคลือบลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเนื่องจากคาร์บอนไฟเบอร์เป็นตัวนำอิเล็กตรอนด้วย จึงไม่จำเป็นต้องใช้เงินและทองแดงจำนวนมากแคโทดและแอโนดถูกแยกออกจากกันโดยเมทริกซ์ใยแก้วที่มีอิเล็กโทรไลต์อยู่ด้วย ดังนั้นจึงไม่เพียงแต่ขนส่งลิเธียมไอออนระหว่างอิเล็กโทรดเท่านั้น แต่ยังกระจายภาระทางโครงสร้างระหว่างทั้งสองด้วยแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของเซลล์แบตเตอรี่ดังกล่าวแต่ละเซลล์คือ 2.8 โวลต์ และเช่นเดียวกับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าทั่วไปในปัจจุบัน มันสามารถรวมกันเพื่อสร้าง 400V หรือแม้แต่ 800V ทั่วไปสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน
แม้ว่านี่จะเป็นการก้าวกระโดดที่ชัดเจน แต่เซลล์ไฮเทคเหล่านี้ก็ยังไม่พร้อมสำหรับช่วงเวลาไพรม์ไทม์เลยความหนาแน่นของพลังงานมีค่าเพียงเล็กน้อยเพียง 25 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม และความแข็งของโครงสร้างอยู่ที่ 25 กิกะปาสคาล (GPa) ซึ่งแข็งแรงกว่าใยแก้วของเฟรมเพียงเล็กน้อยเท่านั้นอย่างไรก็ตาม ด้วยเงินทุนสนับสนุนจากองค์การอวกาศแห่งชาติสวีเดน เวอร์ชันล่าสุดจึงใช้คาร์บอนไฟเบอร์แทนอิเล็กโทรดฟอยล์อะลูมิเนียม ซึ่งนักวิจัยอ้างว่ามีความแข็งและความหนาแน่นของพลังงานในความเป็นจริง แบตเตอรี่คาร์บอน/คาร์บอนรุ่นล่าสุดคาดว่าจะผลิตไฟฟ้าได้สูงสุด 75 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม และโมดูลัสของ Young ที่ 75 GPaความหนาแน่นของพลังงานนี้อาจยังตามหลังแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบดั้งเดิม แต่ความแข็งของโครงสร้างตอนนี้ดีกว่าอะลูมิเนียมกล่าวอีกนัยหนึ่ง แบตเตอรี่แนวทแยงแชสซีของรถยนต์ไฟฟ้าที่ทำจากแบตเตอรี่เหล่านี้อาจมีโครงสร้างที่แข็งแรงพอๆ กับแบตเตอรี่ที่ทำจากอะลูมิเนียม แต่น้ำหนักจะลดลงอย่างมาก
การใช้งานครั้งแรกของแบตเตอรี่ไฮเทคเหล่านี้แทบจะแน่นอนว่าเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคศาสตราจารย์ Leif Asp ของ Chalmers กล่าวว่า "ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า มีความเป็นไปได้โดยสิ้นเชิงที่จะสร้างสมาร์ทโฟน แล็ปท็อป หรือจักรยานไฟฟ้าที่มีน้ำหนักเพียงครึ่งหนึ่งของปัจจุบันและมีขนาดเล็กลง"อย่างไรก็ตาม ในฐานะผู้รับผิดชอบโครงการกล่าวว่า "เราถูกจำกัดด้วยจินตนาการของเราที่นี่จริงๆ"
แบตเตอรี่ไม่ได้เป็นเพียงพื้นฐานของรถยนต์ไฟฟ้าสมัยใหม่เท่านั้น แต่ยังเป็นจุดอ่อนที่สุดด้วยแม้แต่การพยากรณ์ในแง่ดีที่สุดก็สามารถเห็นความหนาแน่นของพลังงานในปัจจุบันได้เพียงสองเท่าเท่านั้นจะเป็นอย่างไรถ้าเราอยากได้ระยะทางที่เหลือเชื่ออย่างที่เราทุกคนสัญญาไว้ และดูเหมือนว่าจะมีคนสัญญาทุกๆ สัปดาห์ว่า 1,000 กิโลเมตรต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง— เราจะต้องทำดีกว่าการเติมแบตเตอรี่ให้กับรถยนต์: เราจะต้องทำให้รถยนต์ออกจากแบตเตอรี่
ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าการซ่อมแซมเส้นทางที่เสียหายบางเส้นทางชั่วคราว รวมทั้งทางหลวง Coquihalla จะใช้เวลาหลายเดือน
Postmedia มุ่งมั่นที่จะรักษาฟอรัมการสนทนาที่ใช้งานอยู่แต่เป็นส่วนตัว และสนับสนุนให้ผู้อ่านทุกคนแบ่งปันความคิดเห็นเกี่ยวกับบทความของเราอาจใช้เวลาถึงหนึ่งชั่วโมงก่อนที่ความคิดเห็นจะปรากฏบนเว็บไซต์เราขอให้คุณแสดงความคิดเห็นที่เกี่ยวข้องและให้ความเคารพเราได้เปิดใช้งานการแจ้งเตือนทางอีเมล หากคุณได้รับการตอบกลับความคิดเห็น หากเธรดความคิดเห็นที่คุณติดตามได้รับการอัปเดต หรือหากคุณติดตามความคิดเห็นของผู้ใช้ คุณจะได้รับอีเมลโปรดไปที่หลักเกณฑ์ของชุมชนของเราสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมและรายละเอียดเกี่ยวกับวิธีปรับการตั้งค่าอีเมล